Читаем Ключевые идеи книги: Элегантная Вселенная. Cуперструны, скрытые измерения и поиски окончательной теории. Брайан Грин полностью

Вращение электронов вокруг атомных ядер очень похоже на вращение планет вокруг Солнца, но аналогия эта обманчива: в микромире совсем другие законы. Прежде всего, физику-наблюдателю никогда не удастся поймать электрон. Если он точно измерит его скорость, то пострадает точность местоположения электрона; если удается уточнить местоположение, то неточной окажется скорость. Можно лишь описать вероятное положение электрона. С точки зрения привычной нам реальности это очень странно. Мы ведь точно знаем, что можем рассчитать, допустим, траекторию пули, зная ее скорость, направление и прочие характеристики. Если другой человек корректно пересчитает наши расчеты с теми же данными, результаты совпадут. Но в микромире мы можем рассчитать лишь вероятность траектории электрона, и у двух наблюдателей она всегда будет разной. Следует допустить, что элементарная частица находится не в одной конкретной точке, а одновременно где-то еще (физики так и сделали). Так что если бы мы взглянули на ядро атома, оно меньше всего походило бы на планету, вокруг которой степенно вращается спутник-электрон. Скорее, ядро предстало бы перед нами в туманной дымке: этот туман создавался бы мельканием неуловимых электронов.

Это чрезвычайно беспокоило Эйнштейна: он не признавал мира, в котором ключевую роль играет вероятность. Его знаменитая фраза «Бог не играет в кости» связана именно с отрицанием роли вероятности. Но именно по таким правилам живет микромир. Кстати, в нем теория относительности не работает: пространство атомов вовсе не гладкое, а кипящее благодаря постоянному возникновению, столкновению и исчезновению частиц. Поскольку они наделены энергией и массой, они искривляют пространство, заставляя его бурлить.

В масштабе привычного нам мира все эти микроскопические бурления, конечно, сглаживаются, и мы их не чувствуем. Но стоит помнить о том, что хаотические перемещения частиц ежесекундно создают триллионы вероятностей. В обычном, ньютоновском, мире мы не можем проходить сквозь стены. А вот законы квантовой физики гласят, что в поведении каждой составляющей наше тело частицы заложена вероятность того, что однажды эта частица может пройти сквозь стену.

Стандартная модель

Чем глубже физики проникали в мир элементарных частиц, тем более разнообразным он оказывался. На сегодня выделено 17 частиц, которые считаются фундаментальными. Они делятся на три типа:

кварки (верхний, нижний и др.);

лептоны (электрон, мюон, тау нейтрино и др.);

бозоны (глюон, фотон и др.).

Все частицы связаны тремя фундаментальными взаимодействиями – сильным, слабым ядерными взаимодействиями и электромагнитным (есть еще четвертое, гравитационное, но его мы в этой модели не найдем, о чем ниже).

Эти 17 частиц – ключевые ингредиенты Вселенной. Они объединены физиками в так называемую Стандартную модель, которую описывает квантовая теория поля. Эта теория чрезвычайно влиятельна: почти все предсказания Стандартной модели о свойствах микромира подтвердились с точностью до одной миллиардной – от одной миллиардной доли метра – это предел возможностей нынешней техники. И все-таки Стандартная модель не смогла стать теорией всего.

Она никак не объясняет проблему массы. В самом деле, почему элементарным частицам свойственны такие масса и заряд, какие у них есть? Почему, скажем, электрон в 1836 раз легче протона?

Перейти на страницу:

Похожие книги

Человек 2050
Человек 2050

Эта книга расскажет о научных и социальных секретах – тайнах, которые на самом деле давно лежат на поверхности. Как в 1960-х годах заговор прервал социалистический эксперимент, находившийся на своём пике, и Россия начала разворот к архаичному и дикому капитализму? В чем ошибался Римский Клуб, и что можно противопоставить обществу "золотого миллиарда"? Каким должен быть человек будущего и каким он не сможет стать? Станет ли человек аватаром – мёртвой цифровой тенью своего былого величия или останется образом Бога, и что для этого нужно сделать? Наконец, насколько мы, люди, хорошо знаем окружающий мир, чтобы утверждать, что мы зашли в тупик?Эта книга должна воодушевить и заставить задуматься любого пытливого читателя.

Евгений Львович Именитов

Альтернативные науки и научные теории / Научно-популярная литература / Образование и наука
Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина
Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина

Теория эволюции путем естественного отбора вовсе не возникла из ничего и сразу в окончательном виде в голове у Чарльза Дарвина. Идея эволюции в разных своих версиях высказывалась начиная с Античности, и даже процесс естественного отбора, ключевой вклад Дарвина в объяснение происхождения видов, был смутно угадан несколькими предшественниками и современниками великого британца. Один же из этих современников, Альфред Рассел Уоллес, увидел его ничуть не менее ясно, чем сам Дарвин. С тех пор работа над пониманием механизмов эволюции тоже не останавливалась ни на минуту — об этом позаботились многие поколения генетиков и молекулярных биологов.Но яблоки не перестали падать с деревьев, когда Эйнштейн усовершенствовал теорию Ньютона, а живые существа не перестанут эволюционировать, когда кто-то усовершенствует теорию Дарвина (что — внимание, спойлер! — уже произошло). Таким образом, эта книга на самом деле посвящена не происхождению эволюции, но истории наших представлений об эволюции, однако подобное название книги не было бы настолько броским.Ничто из этого ни в коей мере не умаляет заслуги самого Дарвина в объяснении того, как эволюция воздействует на отдельные особи и целые виды. Впервые ознакомившись с этой теорией, сам «бульдог Дарвина» Томас Генри Гексли воскликнул: «Насколько же глупо было не додуматься до этого!» Но задним умом крепок каждый, а стать первым, кто четко сформулирует лежащую, казалось бы, на поверхности мысль, — очень непростая задача. Другое достижение Дарвина состоит в том, что он, в отличие от того же Уоллеса, сумел представить теорию эволюции в виде, доступном для понимания простым смертным. Он, несомненно, заслуживает своей славы первооткрывателя эволюции путем естественного отбора, но мы надеемся, что, прочитав эту книгу, вы согласитесь, что его вклад лишь звено длинной цепи, уходящей одним концом в седую древность и продолжающей коваться и в наше время.Само научное понимание эволюции продолжает эволюционировать по мере того, как мы вступаем в третье десятилетие XXI в. Дарвин и Уоллес были правы относительно роли естественного отбора, но гибкость, связанная с эпигенетическим регулированием экспрессии генов, дает сложным организмам своего рода пространство для маневра на случай катастрофы.

Джон Гриббин , Мэри Гриббин

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Научно-популярная литература / Образование и наука